IV. آزمایش تخلیه جزئی ترانسفورماتور خشک

۱. تحلیل شکل موج تخلیه جزئی

ولتاژ دو سر امپدانس تشخیص Zm (یعنی سیگنال تشخیص) بسیار کوچک است و باید تقویت شود تا نشانه مشخصی روی دستگاه ایجاد کند. مقدار پیک سیگنال پالس تقویت شده توسط تقویت کننده را می‌توان توسط اسیلوسکوپ اندازه‌گیری کرد. علاوه بر این، اسیلوسکوپ همچنین می‌تواند فاز تخلیه را در فرکانس توان مشاهده کند، شکل موج پالس و زمان‌های تخلیه را تعیین کند و ویژگی‌های کل تخلیه جزئی را مشاهده کند. برای تعیین محل تقریبی و ماهیت تخلیه. اسیلوسکوپ‌ها را می‌توان به صورت افقی و بیضوی اسکن کرد. اسکن افقی با انحراف تمام صفحه معادل یک سیکل انجام می‌شود و با ولتاژ تست هماهنگ می‌شود تا فاز پالس تعیین شود. اسکن بیضوی نیز معادل یک سیکل ولتاژ تست در هر سیکل رفت و برگشت است. شکل 4-1 نمودار شماتیک شکل موج روی صفحه نمایش دو حالت اسکن.

شکل ۴-۱

در آزمایش تخلیه جزئی، علاوه بر اینکه ممکن است تخلیه جزئی داخلی عایق ایجاد شود، اتصال سیم، کنتاکت الکتریکی و لامپ فلورسنت، کرونای الکترود ولتاژ بالا و غیره نیز ممکن است بر شکل موج تخلیه جزئی تأثیر بگذارند. برای این منظور، لازم است شکل موج‌های تخلیه جزئی و سایر تداخل‌های داخل عایق از هم متمایز شوند. شکل ۴-۲ چندین شکل موج معمول را نشان می‌دهد.

شکل ۴-۲

۲. شناسایی طیف تخلیه جزئی

شکل ۴-۳ انواع مختلف نوسان‌نماهای تخلیه جزئی را نشان می‌دهد که در نزدیکی ولتاژ اولیه به دست می‌آیند. شکل‌های (الف)، (ب)، (ج) و (د) الگوهای اساسی تخلیه جزئی و (ه)، (و) و (ز) الگوهای اساسی امواج تداخلی هستند.

شکل ۴-۳

در (الف)، تنها یک شکاف هوایی عمود بر جهت میدان الکتریکی در ساختار عایق وجود دارد و پالس تخلیه بر موقعیت بین پیک‌های مثبت و منفی قرار می‌گیرد. دامنه و فرکانس پالس در دو طرف تقارن اساساً برابر است. اما گاهی اوقات دامنه بالا و پایین عدم تقارن ۳:۱ هنوز طبیعی است. رابطه بین تخلیه و ولتاژ آزمایش این است که پس از تخلیه اولیه، تخلیه تا سطح معینی افزایش می‌یابد و تخلیه با افزایش ولتاژ آزمایش بدون تغییر باقی می‌ماند. ولتاژ خاموش شدن تقریباً برابر یا کمی کمتر از ولتاژ شروع است.

در (ب)، ساختار عایق شامل شکاف‌های هوایی با اندازه‌های مختلف است که عمدتاً ساختارهای عایق ریخته‌گری هستند. هنگامی که پالس تخلیه بر روی موقعیت قبل از پیک‌های مثبت و منفی قرار می‌گیرد، دامنه و فرکانس دو طرف متقارن پالس اساساً برابر است، اما گاهی اوقات عدم تقارن دامنه بالا و پایین 3:1 هنوز طبیعی است. در ابتدای تخلیه، پالس تخلیه قابل تفکیک است و سپس ولتاژ افزایش می‌یابد، مقداری از پالس تخلیه به سمت موقعیت صفر ولتاژ تست حرکت می‌کند، در همان زمان یک پالس بزرگتر وجود خواهد داشت، وضوح پالس به تدریج کاهش می‌یابد، تا زمانی که قابل تفکیک نباشد. پس از تخلیه اولیه، تخلیه با افزایش ولتاژ به طور پیوسته افزایش می‌یابد و ولتاژ خاموش کننده اساساً برابر یا کمتر از ولتاژ اولیه است.

در (ج)، فقط یک شکاف هوایی در ساختار عایق وجود دارد. پاسخ تخلیه شکاف هوایی روی سطح الکترود با پاسخ تخلیه در دی‌الکتریک متفاوت است. پالس تخلیه روی پیک‌های مثبت و منفی ولتاژ قرار می‌گیرد و دامنه هر دو طرف متقارن نیست، فرکانس دامنه بزرگ کم و فرکانس دامنه کوچک زیاد است. این نسبت معمولاً بیشتر از 3:1 و گاهی اوقات 10:1 است. پاسخ تخلیه کل را می‌توان تشخیص داد. پس از شروع تخلیه، مقدار تخلیه اساساً بدون تغییر است و هیچ ارتباطی با افزایش ولتاژ ندارد. ولتاژ خاموش‌کننده برابر یا کمی کمتر از ولتاژ شروع است.
 
در (د)، (1) مجموعه‌ای از شکاف‌های هوایی با اندازه‌های مختلف روی سطح الکترود قرار دارند، اما از نوع بسته هستند؛ (2) شکاف الکتریکی بین الکترود و محیط عایق بسته نیست. نسبت دامنه بین دو طرف معمولاً 3:1 و گاهی اوقات 10:1 است، قبل از اینکه پالس تخلیه روی پیک منفی ولتاژ قرار گیرد. با افزایش ولتاژ، بخشی از پالس به سمت موقعیت صفر حرکت می‌کند. پس از شروع تخلیه، وضوح پالس نسبتاً خوب است. با افزایش فشار، وضوح کاهش می‌یابد تا زمانی که غیرقابل تشخیص شود. پس از تخلیه اولیه، امپراتور تخلیه به تدریج با افزایش ولتاژ افزایش می‌یابد و ولتاژ خاموش‌کننده برابر یا کمی کمتر از ولتاژ اولیه است. اگر ولتاژ به مدت 10 دقیقه ادامه یابد، پاسخ تخلیه تا حدودی تغییر خواهد کرد.

(ه) منبع تداخل، محیط مایع بین نوک سوزن و صفحه تخت یا زمین است. تخلیه کرونا در ولتاژ پایین‌تری رخ می‌دهد و پالس تخلیه بر موقعیت پیک ولتاژ قرار می‌گیرد. مانند پیک منفی. توان تخلیه در پتانسیل بالا قرار دارد؛ اگر در موقعیت پیک مثبت قرار گیرد، منبع تغذیه در پتانسیل پایین است. این به تعیین موقعیت صفر ولتاژ کمک می‌کند و یک جفت پالس به صورت متقارن در پیک‌های ولتاژ مثبت یا منفی، با فواصل مساوی برای هر خوشه از پالس‌های تخلیه، ظاهر می‌شوند. با این حال، دامنه و فاصله زمانی دو خوشه متفاوت است و خوشه کوچکتر دامنه یکسانی دارد و متراکم‌تر است. یک پالس بزرگتر ولتاژ اولیه کمتری دارد و تخلیه با افزایش ولتاژ افزایش می‌یابد. ولتاژ اولیه یک خوشه از پالس‌های کوچکتر بیشتر است و مقدار تخلیه مستقل از ولتاژ است و بدون تغییر باقی می‌ماند. با افزایش ولتاژ، چگالی فرکانس پالس افزایش می‌یابد، اما هنوز قابل تشخیص است. با افزایش ولتاژ، غیرقابل تشخیص می‌شود.

(و) نوک سوزن در مقابل محیط گازی مسطح یا زمینی. تخلیه کرونا در ولتاژ پایین‌تری رخ می‌دهد و پالس تخلیه بر موقعیت پیک ولتاژ قرار می‌گیرد. مانند پیک منفی، منبع تغذیه در پتانسیل بالا قرار دارد؛ اگر در پیک مثبت قرار داشته باشد، منبع تغذیه در پتانسیل پایین است. این به تعیین صفر ولتاژ کمک می‌کند. پس از تخلیه اولیه، ولتاژ افزایش می‌یابد و مقدار تخلیه بدون تغییر باقی می‌ماند، اما چگالی پالس به هر دو طرف پخش می‌شود و فرکانس تخلیه افزایش می‌یابد، اما هنوز قابل تشخیص است. با افزایش ولتاژ، فرکانس پالس تخلیه به تدریج افزایش می‌یابد تا غیرقابل تشخیص شود.

(ز) تخلیه پتانسیل تعلیق. تخلیه الکتریکی بین دو جسم فلزی معلق در یک میدان الکتریکی، یا بین یک جسم فلزی و زمین.

دو نوع شکل موج وجود دارد:

۱. طرف‌های مثبت و منفی دامنه پالس یکسان، فاصله و فرکانس برابر دارند.

۲ پالس‌ها در هر دو طرف به صورت جفت، با فاصله جفتی یکسان ظاهر می‌شوند و گاهی اوقات در امتداد خط پایه به جلو و عقب حرکت می‌کنند.

سه نوع تخلیه اولیه وجود دارد:

(1) مقدار تخلیه بدون تغییر، مستقل از ولتاژ باقی می‌ماند و ولتاژ خاموش‌کننده کاملاً برابر با ولتاژ شروع است.

(2) ولتاژ همچنان افزایش می‌یابد و در یک ولتاژ مشخص، تخلیه ناگهان ناپدید می‌شود. هنگامی که ولتاژ همچنان افزایش و سپس کاهش می‌یابد، دوباره در ولتاژ ناپدید شده قبلی تخلیه می‌شود.

(1) با افزایش ولتاژ، قدرت تخلیه به تدریج کاهش می‌یابد، پالس تخلیه افزایش می‌یابد.